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GRUPO DE FISIOLOGÍA DEL ESTRÉS
Y BIODIVERSIDAD EN PLANTAS Y
MICROORGANISMOS
Caracterización de grupos funcionales de microorganismos psicrófilos y psicrotolerantes presentes
en sedimentos congelados de la Península Antártica (Isla Media Luna)
Luz Marina Melgarejo Muñoz Jimena Sánchez Nieves
Byron Alexis Infante Oscar Fernando Barriga
Elkin Marcelo Ruiz Jimmy Antonio Corzo
Pregunta de investigación
En los sedimentos de la Isla Media Luna-Antártida ¿Se encuentran microorganismos psicrófilos
cultivables con actividad funcional relacionada con el ciclo del fósforo, nitrógeno y carbono?
Ecología Microbiana
Astrobiología Análogos
Ambientes Extremos
Psicrófilos 15-20 °C (Bowman et al. 1997) 20-27°C (Kalyonova et al. 2015)
Fósforo
Nitrógeno
Carbono
Clima
Paisaje
Grupos funcionales
Solubilizadores de Fosfato
Fijadores de N
Amonificantes
Nitrificantes
Denitrificantes
Proteolíticos
Celulolíticos
Amiloliticos
Marco teórico
C
P
N
Metodología
Muestreo Drake- Bransfield
An
ális
is f
isic
oq
uím
ico
pH
Fósforo
Nitrógeno
Carbono Orgánico
Calcio
Azufre
Magnesio
Potasio
Análisis bioquímico
Actividad Fosfatasa Alcalina
Actividad Fosfatasa Ácida
Actividad Proteasa
Avellaneda, 2008.
pH 6,5 y 11 P-nitrofenol y tirosina
(Harrigan & McCance, 1966). (Madigan & Martino, 2006) 4 y15 °C
Series de dilución para conteo en placa de UFC
SRS Sundara Rao and Sinha (IGAC, 2006)
Fosfato de calcio y púrpura de bromocresol (pH) 24-48 h
Ciclo del Fósforo
NFB (Argüello, Madiedo, & Moreno, 2016)
7 días
Ciclo del Nitrógeno
Amonificantes (IGAC, 2006)
Peptona 72 h
Nessler
Ciclo del Nitrógeno
Nitrificantes (IGAC, 2006)
72 h Reactivo Griess
Traza Zn
Ciclo del Nitrógeno
Denitrificantes Difco ® (Mac Faddin, 1980)
72 h Reactivo Griess
Traza Zn
Ciclo del Nitrógeno
Agar Leche-Caseina(Beltrán , Rocha, Bernal, & Pita, 2017) 48 h
Ciclo del Carbono y Nitrógeno
Agar almidón (Beltrán , Rocha, Bernal, & Pita, 2017) 72 h
Lugol 0,05%
Ciclo del Carbono
Agar CMC (Samira, Mohammad, & Gholamreza, 2011) 7 días
Rojo congo 1% NaCl 1M
Ciclo del Carbono
Metodología
Análisis Estadístico
Medias Análisis
Componentes Principales
Análisis fisicoquímico
Análisis bioquímico
Series de dilución para conteo en placa de UFC y
grupos funcionales
Resultados y discusión
Punto de
Muestreo pH
Fósforo en suelo
mg/kg
Carbono
Orgánico (%)
Nitrógeno en suelo
kg/ha
GF1 6,78 245,00 0,49% 8,30
GF2 6,9 2100,00 0,78% 13,14
GF3 6,42 497,00 0,64% 11,00
GF4 6,77 701,00 0,49% 8,41
GF5 5,76 284,00 0,39% 6,70
GFC 4,16 3156,00 0,76% 13,06
Resultados análisis fisicoquímicos de sedimentos recolectados en la Isla Media Luna, Antártida, verano austral 2015-2016.
Análisis fisicoquímico
Resultados y discusión
Punto de
Muestreo pH
Fósforo en suelo
mg/kg
Carbono
Orgánico (%)
Nitrógeno en suelo
kg/ha
GF1 6,78 245,00 0,49% 8,30
GF2 6,9 2100,00 0,78% 13,14
GF3 6,42 497,00 0,64% 11,00
GF4 6,77 701,00 0,49% 8,41
GF5 5,76 284,00 0,39% 6,70
GFC 4,16 3156,00 0,76% 13,06
Resultados análisis fisicoquímicos de sedimentos recolectados en la Isla Media Luna, Antártida, verano austral 2015-2016.
Análisis fisicoquímico
Aves y Roca(Bate, Barret, Poage, & Virginia, 2008)
Resultados y discusión
Punto de
Muestreo pH
Fósforo en suelo
mg/kg
Carbono
Orgánico (%)
Nitrógeno en suelo
kg/ha
GF1 6,78 245,00 0,49% 8,30
GF2 6,9 2100,00 0,78% 13,14
GF3 6,42 497,00 0,64% 11,00
GF4 6,77 701,00 0,49% 8,41
GF5 5,76 284,00 0,39% 6,70
GFC 4,16 3156,00 0,76% 13,06
Resultados análisis fisicoquímicos de sedimentos recolectados en la Isla Media Luna, Antártida, verano austral 2015-2016.
Análisis fisicoquímico
Resultados y discusión
Punto de
Muestreo pH
Fósforo en suelo
mg/kg
Carbono
Orgánico (%)
Nitrógeno en suelo
kg/ha
GF1 6,78 245,00 0,49% 8,30
GF2 6,9 2100,00 0,78% 13,14
GF3 6,42 497,00 0,64% 11,00
GF4 6,77 701,00 0,49% 8,41
GF5 5,76 284,00 0,39% 6,70
GFC 4,16 3156,00 0,76% 13,06
Resultados análisis fisicoquímicos de sedimentos recolectados en la Isla Media Luna, Antártida, verano austral 2015-2016.
Análisis fisicoquímico
Resultados y discusión
Punto de
Muestreo pH
Fósforo en suelo
mg/kg
Carbono
Orgánico (%)
Nitrógeno en suelo
kg/ha
GF1 6,78 245,00 0,49% 8,30
GF2 6,9 2100,00 0,78% 13,14
GF3 6,42 497,00 0,64% 11,00
GF4 6,77 701,00 0,49% 8,41
GF5 5,76 284,00 0,39% 6,70
GFC 4,16 3156,00 0,76% 13,06
Resultados análisis fisicoquímicos de sedimentos recolectados en la Isla Media Luna, Antártida, verano austral 2015-2016.
Análisis fisicoquímico
Excreción aves (Myrcha, Pietr, & Tatur, 1985) Arrastre excreción krill y otros(Atkinson & Whitehouse, 2000) Océano rico, continente pobre(Holm-Hansen, 1985) . 147 kg/ha andisoles 0,01% p/p (Fritsen, Grue, & Priscu, 2000).
Resultados y discusión
Punto de
Muestreo pH
Fósforo en suelo
mg/kg
Carbono
Orgánico (%)
Nitrógeno en suelo
kg/ha
GF1 6,78 245,00 0,49% 8,30
GF2 6,9 2100,00 0,78% 13,14
GF3 6,42 497,00 0,64% 11,00
GF4 6,77 701,00 0,49% 8,41
GF5 5,76 284,00 0,39% 6,70
GFC 4,16 3156,00 0,76% 13,06
Análisis fisicoquímico
Carbono bajo (Yergeau, 2014)
30
13 15
11
21 20
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFC
Nú
mer
o d
e ai
slam
ient
o
Punto muestreo
Microorganismos Cultivables
15°C (Buford & Sowers, 2004) 6 meses
1x105 cel x mL GF5 1x10³ cel x mL
Bacilos Gram Positivos
53%
Bacilos Gram Positivos
endosporados 4%
Cocos Gram Positivos
42%
Bacilos Gram Negativos
1%
(Lund, 2000).
73,33%
92,31%
66,67%
90,91%
14,29%
50,00%
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFC
Po
rce
nta
je d
e a
isla
mie
nto
s co
n
acti
vid
ad s
olu
bili
zad
ora
de
fo
sfat
o
Punto muestreo
Ciclo del Fósforo
Punto de
Muestreo
Fosfatasa Ácida (μg PNP/g
sedimento seco*hora)
Fosfatasa alcalina (μg PNP/g
sedimento seco*hora)
GF1 0,30 2,30
GF2 0,30 2,27
GF3 1,87 0,41
GF4 6,90 3,92
GF5 6,57 1,99
GFC 9,20 5,40
Actividad de la fosfatasa por punto de muestreo. Isla Media Luna, Antártida. Verano austral 2015-2016.
n=15
Soya 105µg / 15,5µg T 37 °C (Blanco, 1992) Tasa crecimiento (Buford & Sowers, 2004)
Análisis de componentes principales evaluación de actividad de solubilizadores de fosfato, fosfatasas y análisis fisicoquímicos. Isla Media
Luna, Antártida. Verano austral 2015-2016.
(Bate, Barret, Poage, & Virginia, 2008) P-Ca Producción ácidos, quelar iones metalicos Corrales, Arévalo, & Moreno, 2014) Fosfat. Ac. Relacion negativa oxidación periplásmica glucosa -solubilizar –G. negativas. No Cultivables
Ciclo del Nitrógeno
86,67%
100,00%
93,33%
100,00%
85,71%
90,00%
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFCPo
rcen
taje
de
aisl
amie
nto
s co
n a
ctiv
idad
fija
do
ra d
e N
Puntos de muestreo
6,67%
69,23%
13,33%
72,73%
23,81%
35,00%
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFC
Po
rcen
taje
de
aisl
amie
nto
s co
n a
ctiv
idad
am
on
ific
ante
s
Puntos de muestreo
13,33% 7,69%
13,33% 9,09%
33,33%
45,00%
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFCPo
rcen
taje
de
aisl
amie
nto
s co
n a
ctiv
idad
nit
rifi
can
te
Puntos de muestreo
76,67% 84,62%
60,00%
81,82% 76,19%
35,00%
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFCPo
rcen
taje
de
aisl
amie
nto
s co
n a
ctiv
idad
d
enit
rifi
can
tes
Puntos de muestreo
Análisis de componentes principales evaluación de potencial actividad de bacterias cultivables implicados en el ciclo del nitrógeno y análisis fisicoquímicos. Isla Media
Luna, Antártida. Verano austral 2015-2016.
Amonificantes-Fijadores ion amonioamoniaco Fijadores C-N(Eckford, Cook, Saul, Aislabie, & Foght, 2002) Nitrificantes y denitrficantes relación negativa Nitrificantes pH 8-9(Morales, Sanhueza, & Vidal, 2015)
Ciclo del Nitrógeno - Carbono
6,67%
92,31%
60,00%
45,45%
19,05%
45,00%
GF1 GF2 GF3 GF4 GF5 GFC
Po
rcen
taje
de
aisl
amie
nto
s co
n a
ctiv
idad
p
rote
olít
ica
Puntos de muestreo Proteínas animales Desechos GF2(Atkinson & Whitehouse, 2000)
Punto de Muestreo Proteasa (μg tyr/g suelo seco*hora)
GF1 0,01177054
GF2 0,21579332
GF3 0,19617575
GF4 0,03923515
GF5 1,569406
GFC 5,9637428
Actividad de la proteasa por punto de muestreo. Isla Media Luna, Antártida. Verano austral 2015-2016.
n=15
Actividad pingüinos influiría
Análisis de componentes principales proteolíticos, proteasa y análisis fisicoquímicos. Isla Media Luna, Antártida. Verano austral 2015-2016.
Proteolíticos relación C-N Proteolíticos no relacionados con proteasa No cultivables pH Hongos. Bacteriana alcalina (Kumar, Ahmad, Deb, Abu, & Mohsina, 2013) pH y Fe Contenido intestinal peces (Klomklao, Kishimura, & Benjakul, 2008)
Ciclo del Carbono Análisis de componentes principales evaluación de actividad de amilolíticos y análisis
fisicoquímicos. Isla Media Luna, Antártida. Verano austral 2015-2016.
Carbohidratos y S (Pereira, 1970).
1. Relacionados con la vegetación (calidad y cantidad de materia orgánica, contenido de humedad del suelo) 2. Relacionados con la latitud (temperatura, ciclos de congelación-descongelación) (Yergeau, 2014)
• Se evidenciaron actividades de grupos funcionales relacionadas con el ciclo del P, N y C
• Grupos funcionales de bacterias y actividad enzimática permiten dilucidar una parte del
proceso del ciclaje de nutrientes.
• Los resultados permiten inferir comportamientos similares a los reportados en otros sectores de la
Antártida.
Conclusiones
• Realizar estudios de diversidad total, a través de técnicas no cultivables.
• Profundizar en estudios enzimológicos, para la obtención de actividades relacionadas con
otros ciclos u otras enzimas de un determinado ciclo.
• Realizar estudios mineralógicos para relacionar los microorganismos con la geología del lugar y
sus implicaciones.
Perspectivas
Otros Análisis
Análisis petrográficos de rocas y su relación con microorganismos endolíticos.
Análisis de espectrorradiometría muestras de suelo
Análisis de distribución de fotobiontes Isla Media Luna.
GRACIAS
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